Инженерска керамика – Клучот за напредните индустриски решенија

Инженерската керамика е тешка, неметални материјали дизајнирани да издржат екстремни температури, од керамички плочки кои се користат на вселенските шатлови до забни коронки. Инженерската керамика има многу примени од воздушната до стоматологијата.

Напредната техничка керамика се состои од чисти оксиди, карбиди и нитриди како што е алумина (Al2O3), силициум карбид, SiC и цирконија, што ги прави тешки за обработка без посебно знаење и опрема од професионалци од керамички инженеринг.

Алумина

Алумина (алуминиум оксид, Al2O3) е една од најчесто користените инженерски керамика. Многу е прилагодлив, тешко, и изолационите својства го прават погоден за сурови работни услови кои би ја совладале пософистицираната керамика, и често ќе го најдете во производи за бела опрема или високотехнолошки компоненти како облоги на печки или садници.

При работа со алумина керамика, нивната целокупна микроструктура се одредува според употребените суровини, употребени производни процеси и употребени техники за обликување. Ова на крајот влијае на неговата издржливост и точноста на димензиите.

Откако ќе се добие саканиот облик и големина, Алумина може да се згусне со синтерување. Ова вклучува ставање на грубиот предмет кој се држи заедно со лепак во печка каде атомската и молекуларната дифузија ја намалува порозноста, производство на погуст производ со зголемена цврстина и цврстина на фрактура.

Инженерите често вградуваат други состојки во керамиката базирана на алумина во зависност од апликацијата. Вообичаените адитиви вклучуваат:

Силикон

Керамиката со силикон нитрид има мала термичка експанзија и отпорност на термички шок, со одлични својства на електрична изолација и нула проблеми со корозија и оксидација. Поради овие атрибути, Керамиката со силициум нитрид е одличен индустриски материјал; особено нивната способност да издржат високи температури ги прави погодни за млазници за согорување и пламен, млаз и огноотпорни цевки во постројки за десулфуризација на димни гасови, керамички лежишта/матрици за обработка на метал, како и делови за контакт што мора да издржат континуирано триење против тврди абразивни честички кои течат при средини со висока брзина/притисок – сите белези на квалитетна употреба на материјали!

Инженерска керамика’ карактеристичните својства доведоа до пронаоѓање на многу иновативни нови производи кои се користат во националната одбрана, воздушната, автомобилската и машинската индустрија – претворање на глобалниот пазар на керамика во а $60 милијарди бизнис!

Карактеристиките на керамичкиот материјал се одредуваат според неговата хемија и микроструктура. Нивната изведба може да се промени преку различни техники на обработка или додавање елементи на основната керамичка структура, со неговите својства изменети преку користење на различни техники на обработка или додавање елементи на неговата основна керамичка структура. Нано керамичките честички, исто така, влијаат на однесувањето на најголемиот дел во однос на хемискиот состав и реактивноста, како и механичките својства како цврстина на фрактура – според моделот Фабер-Еванс предвиде дека керамичкото зацврстување се зголемува со отклонување на пукнатината или наведнување на честичките од втората фаза во нивната матрица и дистрибуција на морфологијата на честичките, сооднос или меѓучестичко растојание – што доведува до нивните зацврстувачки својства што во голема мера придонесува за отклонување или наведнување на пукнатината, отклонувањето/наведнувањето на пукнатината дополнително се подобрува со дистрибуција на морфологија на честички/однос/фактори за растојание меѓу честичките. Зацврстувањето исто така се зголеми со користење на различни техники на обработка кои додаваат елементи на неговиот основен керамички состав/структура/компајл.

Бор

Како студент по керамичко инженерство, ќе стекнете практично искуство со работа со различни материјали и процеси. Почнувајќи од втората година, ќе земете четири основни лабораториски часови, учествуваат во иновативни додипломски истражувачки проекти, пристап до Рудници’ топла продавница за стакло во кампусот за производство работи и тесно соработувајте со советниците на факултетот за да развиете нова и подобрена керамика за вашиот проект за постар теза.

Инженерската керамика претрпе брз развој во последните децении, давајќи огромен избор на многу разновидни материјали кои можат да издржат низа температури и средини. Нивните својства зависат и од нивниот состав, микроструктура и услови за употреба – правејќи секоја керамика различна во зависност од нејзиниот точен состав, микроструктура или услови за употреба.

Процесите на синтерување кои формираат керамички компоненти играат значајна улога во обликувањето на нивните конечни физички карактеристики. Растот на зрната игра клучна улога, влијае на неговата конечна структура и механички перформанси; секоја неправилна дистрибуција на големината на зрната може драматично да ги промени и структурите и механичките својства на финалните керамички производи.

Бор карбид е незаменлив материјал за керамички апликации со висок стрес, како што се алати за сечење, умира и дупчалки со карпи, втор само по дијамантот по цврстина. Борони карбид, исто така, има одлична топлинска спроводливост и електрична изолација, што го прави идеален материјал за електронски уреди со висока моќност и облоги отпорни на абење за опрема за рударство и обработка на минерали..

Борид

Борот може значително да ја подобри температурната стабилност на металните оксиди. Понатаму, овој материјал служи како зајакнувачка керамичка фаза во композитите со метална матрица; конкретно керамика изработена од бор карбид (BCN), хафниум-тантал карбидид (HfTaC), или цирконија за употреба како апликации за заштита од абење.

Керамиката што содржи бор може да биде кревка, сепак нивната поголема цврстина на фрактура им овозможува да апсорбираат поголема енергија од удар без да се скршат. Понатаму, овие материјали нудат одлична хемиска отпорност и перформанси на абење што им овозможува да ги заменат тврдите метали во многу апликации.

Поради нивните јонски или ковалентни сврзувачки својства, повеќето керамики не покажуваат пластична деформација на собна температура и на тој начин поседуваат помала еластичност од металите. како и да е, керамиката сè уште може да покаже значителни пластични напрегања на повисоки температури каде механизмите на фрактура значително се разликуваат од металите.

Керамиката базирана на бор комбинира ниска специфична тежина со силна механичка сила за да ги направи привлечни за употреба во многу различни апликации. Нивната отпорност на абење им овозможува да ги заменат тврдите метали во медиумите транспортирани со големи брзини, притисоци или стапки на кавитација; подобрување на ефикасноста и издржливоста на опремата за рударство и преработка на минерали, како и системите за собирање прашина за екстракција, мелење, системи за транспорт и собирање прашина. Понатаму, овие материјали може да ја зголемат доверливоста во маслото & гасната и хемиската индустрија преку структурни ротирачки делови направени со оваа керамика.